Структурные элементы производственной системы

Предприятие можно условно разделить на материально-производственную систему (производство) и информационно-управляющую систему. В функционировании (процессе) производства участвуют работники производства и средства производства, в функционировании информационно-вычислительной системы — работники управления и информационно-вычислительные устройства. Рассмотрим описание процесса производства.

Качественно различные виды работников, средств производства и перерабатываемых продуктов назовем ингредиентами. Множество ингредиентов предполагается конечным, откуда вытекает возможность дать каждому его элементу номер (код). Список наименований ингредиентов и их номеров обычно называют классификатором. При наличии классификатора любой ингредиент, участвующий в процессе производства, может быть опознан только по своему индексу.

Составление классификатора является необходимым неформальным этапом в построении модели. Само предположение о возможности составления конечного классификатора является идеализацией. Оно по существу эквивалентно предположению о наличии заранее установленных квалификационных шкал (шкал сортности), задающих конечное разбиение на, вообще говоря, бесконечном множестве качественных различий ингредиентов, фигурирующих на реальном предприятии. Различное построение шкал приводит к различным множествам ингредиентов, различному агрегированию. Однако при построении модели следует считать заданными правила классификации, что, конечно, не исключает возможности дальнейшей формальной группировки какого-либо подмножества исходных ингредиентов в один ингредиент (формального агрегирования).

Таким образом, в дальнейшем предполагается заданным конечное множество (список, массив) ингредиентов производства.

В качестве основных структурных элементов производственной системы будем рассматривать производственные звенья (агрегаты) и звенья хранения(накопители). Звеном хранения назовем совокупность технических средств и работников-исполнителей, не входящих в описание технологии системы, характеризующую способность сохранять (оставлять неизменными) помещенные в них количество продуктов в течение некоторого отрезка времени. Звено хранения численно описывается:

· списком технических средств и исполнителей;

· списком продуктов, которые могут в нем храниться;

· емкостью (предельным совокупным объемом, который может быть занят продуктами);

· материальными затратами на хранение единицы продукта в единицу времени.

Качественно структура производственной системы может быть представлена как результат объединения производственных звеньев, как правило, связанных между собой через звенья хранения. Производственные звенья, потребляющие исходные продукты или выпускающие конечные, должны быть связаны со звеньями, где эти продукты хранятся. Пополнение звеньев хранения исходными продуктами и изъятие из звеньев хранения конечных продуктов относится к функциям системы снабжения и сбыта, выделяемой из собственно производства, и в некоторых случаях даже из предприятия в целом.

Функционирование производственной системы может быть математически описано как процесс изменения состояния агрегатов системы (переходов с одной операции на другую) и процесс изменения состояния складов (изменения количества продуктов, хранящихся в них). Однако функционирование производственной системы не предопределено ее внутренним состоянием, а зависит от принимаемых решений, являющихся выходами информационно-управляющей системы (ИУС). В свою очередь сами эти решения являются выходами (результатами) происходящих в ИУС процессов обработки информации. Входами же в ИУС является информация, частично поступающая из производственной системы в процессе ее же функционирования.

Таким образом, производственная и информационно-управляющая системы представляют собой единую замкнутую систему. Исследование этой сложной системы можно начать, разомкнув ее и считая, что управляющие решения заданы, согласно программе, т.е. для любого момента времени t, принадлежащего изучаемому периоду функционирования [0, Т] указано, какая операция l(t) должна в этот момент выполняться на каждом агрегате.

Очевидно, что задание программы эквивалентно заданию расписания работы агрегатов, т.е. разделения периода функционирования каждого агрегата на части t_l такие, что в течение t_l должна выполняться операция с определенным номером l.

На рис. 1.6 такое расписание представлено в виде так называемой ленточной диаграммы Ганта. Каждая строка диаграммы соответствует определенному агрегату, каждая полоска помечена номером операции, которая должна по программе выполняться на этом агрегате в течение отрезка, занятого на оси времени этой полоской. Может показаться, что после задания программы проблема анализа функционирования сводится к подсчету суммарных затрат и выпусков по операциям. Однако это не вполне верно.

В действительности существует различие между решением и его реализацией. Решение реализуется, если выполнены условия его допустимости, зависящие от состояния системы в момент принятия решения к действию.

Пример. Пусть по программе требуется в течение первых 5 ч. работы агрегата производить операцию l =1, которая связана с затратами З = 3 т/ч сырья и выпуском В = 2 т/ч продукта. Программа реализуется только, если:

· количество сырья на складе к моменту начала операции (начальный запас) не меньше суммарных затрат 15 т;

· емкость выходного склада не меньше суммы начального запаса в нем и суммарного выпуска 10 т.

Если хотя бы одно из этих условий не выполнено, то программа нереализуема и, более того, задание программы не определяет функционирование системы.

Рис. 1.6. Ленточная диаграмма Ганта

При математическом моделировании приходится доопределять программу указанием того, как будет действовать система при нереализуемой программе.

Такое указание неоднозначно, ибо не вполне понятно, как ведет себя производственное звено, если выданное управляющей системой решение невыполнимо, а других решений нет. Будем использовать гипотезу, что агрегат действует по программе, если она не вступает в противоречие с ограничениями, в противном случае агрегат простаивает.

Пусть начальный запас на складе сырья равен 9 т, начальный запас на выходном складе 6 т, а его емкость 10 т. Тогда моделирование с учетом реализуемости даст картину (рис. 1.7), где изображены диаграммы, соответствующие программе и реализации, а также графики изменения S_вх(t), S_вых(t) количеств продуктов на входном и выходном складах.

Рис. 1.7. Диаграмма к примеру

Главной особенностью является то, что состояние системы в произвольный момент времени должно характеризоваться не только количеством продуктов на складах, но и фазой выполняемой операции.

Переход на новую операцию в момент, когда период старой не закончен, приводит к тому, что в этом периоде затраты производятся, а выпуск исчезает. По этой причине, а зачастую и в силу особенностей реального производства при математическом моделировании обычно принимается дополнительное условие непрерываемости единичных операций. Тем самым переход на новую операцию допускается только после окончания периода старой операции.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: